BR112015007920B1

BR112015007920B1 - Aparelho para controlar poluição aérea

Info

Publication number: BR112015007920B1
Application number: BR112015007920-2A
Authority: BR
Inventors: Scott Shayko; Xin Qiu; Jason Slusarczyk; William Van Heyst; Shohel Mahmud; William Lubitz; Jennifer Spencer
Original assignee: Envision Sq Inc
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2021-11-03
Also published as: EP2906754A1; US20150267356A1; CA2791965C; RU2015117462A; WO2014056074A1; KR102202483B1; BR112015007920A2; EP2906754A4; ES2745265T3; AU2013330165B2; AU2013330165A1; JP6280555B2; CN105102719B; KR20150092099A; EP2906754B1; HK1217034A1; CN105102719A; RU2643388C2; JP2016505730A; US9732477B2

Abstract

aparelho e método para controlar poluição aérea. a presente invenção relaciona-se a um aparelho, para controlar poluição aérea compreendendo uma parede sotavento localizada próxima de uma região poluída e uma parede barlavento localizada entre a parede sotavento e a região poluída. a parede sotavento e a parede barlavento sendo espaçadas, definindo uma passagem de ar entre elas. a parede barlavento se estendendo para cima a uma primeira altura de parede. a parede sotavento incluindo uma porção superior se estendendo acima da primeira altura de parede. a porção superior sendo adaptada para direcionar o fluxo de ar para baixo através da passagem ar em direção a pelo menos uma abertura localizada abaixo da primeira altura de parede para prover a exaustão de ar a partir da passagem de ar.

Description

Pedidos Relacionados

[001] Este Pedido de Patente reivindica prioridade para o Pedidode Patente Canadense No 2.791.965, depositado em 1o de outubro de 2013, intitulado "APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING AIRBORNE POLLUTION", cujo conteúdo integral está incorporado nesta, por referência, para todos os propósitos.

Campo Técnico

[002] Uma ou mais modalidades descritas nesta relacionam-se aaparelhos e métodos para controlar a poluição aérea, em particular para controlar a poluição aérea junto a rodovias.

Introdução

[003] A poluição aérea é uma preocupação ambiental atual.Um exemplo particular de poluição aérea e a poluição rodoviária que resulta da emissão de gases de veículos em estradas, tais como autopistas. Estas emissões impactam significativamente a qualidade do ar nas áreas próximas às rodovias, especialmente até 300 metros delas. Isto pode ser particularmente problemático, se a rodovia passar próximo de uma área residencial.

[004] Algumas técnicas foram desenvolvidas para controlarpoluição rodoviária. Por exemplo, a Patente U..S. No 8.048.204 (Qiu et al) propõe um método para misturar ar poluído com ar menos poluído para criar um ar moderadamente poluído. Especificamente, o método de Qiu et al compreende dividir o ar perto da pista em uma "parte inferior", que tende a ser mais poluído, e "parte superior", que tende a ser menos poluído. O ar poluído da parte inferior é forçado para cima entre duas paredes, e, então, chega ao topo, onde intersecta o ar menos poluído da parte superior. Esta interseção mistura as duas partes de ar para prover um ar moderadamente poluído, acima da parede. Em seguida, o ar moderadamente poluído continua fluindo na direção a jusante do vento.

[005] Na verdade, Qiu et al descreve uma diluição de ar poluído,misturando o ar poluído com ar menos poluído, daí reduzindo a concentração de poluentes aéreos, sem, contudo, reduzir o número global de poluentes aéreos.

Sumário

[006] De acordo com algumas modalidades, é providoum aparelho para controlar poluição aérea. O aparelho compreende uma parede sotavento (leeward wall) localizada próxima de uma região poluída e uma parede barlavento (windward wall) localizada entre a parede sotavento e a região poluída. A parede sotavento e a parede barlavento são formadas de modo a definirem uma passagem de fluxo de ar entre elas. A parede barlavento se estende para cima a uma primeira altura de parede. A parede sotavento inclui uma porção superior se estendendo acima da primeira altura de parede. A porção superior é adaptada para direcionar o fluxo de ar para baixo através da passagem de fluxo de ar, em direção a pelo menos uma abertura localizada abaixo da primeira altura de parede, para prover a exaustão do fluxo de ar da passagem de fluxo de ar.

[007] A pelo menos uma abertura pode ser adaptada para provera exaustão do fluxo de ar em direção à região sotavento na direção a jusante do vento da parede sotavento.

[008] A parede sotavento pode ter uma porção inferior localizadaabaixo da primeira altura de parede e a pelo menos uma abertura pode ser localizada através da porção inferior.

[009] A porção superior da parede sotavento pode ser formadacomo um defletor para direcionar o fluxo de ar para a passagem de fluxo de ar. O defletor pode ser pelo menos parcialmente sobreposto à passagem de fluxo de ar. O defletor pode ser angulado ou curvado.

[0010] O aparelho também pode compreender pelo menosum dispositivo de remoção de poluição para remover poluentes do fluxo de ar. O dispositivo de remoção de poluição pode ser localizado na direção a jusante do vento da pelo menos uma abertura. O dispositivo de remoção de poluição pode ser localizado adjacente à parede sotavento. O dispositivo de remoção de poluição pode incluir um material vegetal.

[0011] De acordo com algumas modalidades, é provido umaparelho para controlar a poluição aérea. O aparelho compreende uma parede sotavento para ser colocada perto da região poluída e uma parede barlavento para ser colocada entre a parede sotavento e a região poluída, se estendendo para cima a uma primeira altura de parede. A parede sotavento é espaçada da parede barlavento de modo a prover uma passagem de fluxo de ar entre elas. A parede sotavento inclui uma porção superior se estendendo acima da primeira altura de parede. A porção superior é adaptada para direcionar para baixo o fluxo de ar através da passagem de fluxo de ar em direção a pelo menos uma abertura localizada abaixo da primeira altura de parede, para prover a exaustão do fluxo de ar a partir da passagem de fluxo de ar.

[0012] De acordo com algumas modalidades, é provido um métodopara controlar poluição aérea. O método compreende posicionar pelo menos uma de parede barlavento e parede sotavento. A parede barlavento sendo localizada entre a parede sotavento e a região poluída. A parede sotavento sendo espaçada da parede barlavento, de modo a prover uma passagem de fluxo de ar entre elas. O método também compreende direcionar para baixo o fluxo de ar através da passagem de fluxo de ar, em direção a pelo menos uma abertura para prover a exaustão a partir da passagem de fluxo de ar.

[0013] O método também pode compreender prover a exaustão do fluxo de ar em direção à região sotavento, na direção a jusante do vento da parede sotavento.

[0014] O fluxo de ar pode ser direcionado para baixopara a passagem de fluxo de ar por uma porção superior da parede sotavento, que se estende acima da parede barlavento. O fluxo de ar pode ser direcionado para baixo para a passagem de fluxo de ar por um defletor formado na porção superior da parede sotavento.

[0015] Em alguns exemplos, a etapa de posicionar pode incluirposicionar ambas as paredes - parede barlavento e parede sotavento. Ademais, a parede barlavento e parede sotavento podem ser posicionadas simultaneamente. Alternativamente, uma de parede barlavento e parede sotavento pode ser posicionada subsequente à outra de parede barlavento e parede sotavento.

[0016] Em outros exemplos, a etapa de posicionar pode incluirposicionar apenas uma de parede barlavento e parede sotavento. Por exemplo, uma de parede barlavento e parede sotavento pode ser posicionada como parte de uma readequação (retrofit) em relação à outra de parede barlavento e parede sotavento.

[0017] Outros aspectos e componentes serão aparentes àqueleshabilitados na técnica através de um exame minucioso da seguinte descrição de algumas modalidades exemplares.

Breve Descrição dos Desenhos

[0018] Os desenhos incluídos visam ilustrar vários exemplosde artigos, métodos, e aparelhos da presente invenção e não pretendem ser limitados ao escopo ensinado.

[0019] A Figura 1 é uma vista de elevação lateral de um conjunto deparede de técnica anterior a partir da referência de Qiu et al para forçar o ar poluído para cima entre duas paredes, para misturá-lo com ar menos poluído;

[0020] A Figura 2 é uma vista de elevação lateral de um aparelho para controlar poluição aérea de acordo com uma modalidade;

[0021] A Figura 3 é uma vista de elevação lateral esquemáticado aparelho da Figura 2, tendo um dispositivo de remoção de poluição que inclui uma planta;

[0022] A Figura 4 é uma série de quadros gráficos comparandoa concentração média simulada de poluentes em um fluxo de ar de baixa velocidade adjacente a uma estrada para (a) nenhuma parede; (b) uma parede reta; (c) um aparelho exemplar de acordo com pelo menos alguns dos ensinamentos ministrados nesta;

[0023] A Figura 5 é uma série de quadros gráficos comparandoa concentração média simulada de poluentes em um fluxo de ar de velocidade mais alta adjacente a uma pista para (a) nenhuma parede; (b) uma parede reta; (c) um aparelho exemplar de acordo com pelo menos alguns dos ensinamentos ministrados nesta;

[0024] A Figura 6 é uma série de quadros gráficos comparandoa concentração média simulada de poluentes em um fluxo de ar de velocidade baixa que passa através de uma pista para (a) nenhuma parede; (b) uma parede reta; (c) um aparelho exemplar de acordo com pelo menos alguns dos ensinamentos ministrados nesta;

[0025] A Figura 7 é uma série de quadros gráficos comparandoa concentração média simulada de poluentes em um fluxo de ar de velocidade mais alta que passa através de uma pista para (a) nenhuma parede; (b) uma parede reta; (c) um aparelho exemplar de acordo com pelo menos alguns dos ensinamentos ministrados nesta;

[0026] A Figura 8 é uma série de quadros gráficos comparandoa concentração média cumulativa de poluentes para um fluxo de ar de velocidade baixa que passa através de (a) uma parede reta em um modelo CFD; (b) uma parede reta em túnel de vento; (c) aparelho exemplar de acordo com pelo menos alguns dos ensinamentos ministrados nesta em um túnel de vento;

[0027] A Figura 9 é uma série de quadros gráficos mostrandoa concentração média cumulativa de poluentes para um fluxo de ar de velocidade mais alta que passa através de (a) uma parede reta em um modelo CFD; (b) uma parede reta em túnel de vento; (c) aparelho exemplar de acordo com pelo menos alguns dos ensinamentos ministrados nesta em um túnel de vento;

[0028] A Figura 10 é uma vista de elevação lateral de um aparelhopara controlar poluição aérea tendo uma parede sotavento com uma abertura localizada através da parede sotavento de acordo com outra modalidade;

[0029] A Figura 11 é uma vista em elevação lateral de um aparelhopara controlar poluição aérea tendo uma parede sotavento com um defletor curvado de acordo com outra modalidade;

[0030] A Figura 12 é uma vista de elevação lateral de um aparelhopara controlar poluição aérea tendo uma parede sotavento com uma porção superior substancialmente reta, de acordo com outra modalidade; e

[0031] A Figura 13 é um fluxograma mostrando um métodopara controlar poluição aérea de acordo com outra modalidade.

Descrição Detalhada

[0032] Referindo-se à Figura 1, é ilustrado um conjunto de paredede técnica anterior, como geralmente descrito na Patente U.S. No 8.048.204 para Qiu et al. O conjunto de parede de técnica anterior força ar poluído 12 para cima para misturar com ar menos poluído 14 acima do conjunto de parede 10, provendo um ar moderadamente poluído acima do conjunto de parede 10. O ar menos poluído 14 normalmente se encontra em uma altura mais alta no fluxo de ar, embora ele tenda incluir alguns poluentes de rodovia, ele normalmente tem uma concentração relativamente mais baixa em comparação com aquela do ar poluído 12.

[0033] O conjunto de parede 10 inclui uma parede externa 20localizada próxima de uma região da estrada 16 e parede externa 20. A parede interna 22 e a parede externa 20 são espaçadas para definir um canal 24 entre elas.

[0034] A parede interna 22 inclui uma porção inferior 30se estendendo verticalmente. A porção inferior 30 tem uma abertura 30 para direcionar uma parte inferior 40 do ar poluído 12 para o canal 24, e forçar este ar poluído para cima através do canal 24 de modo a misturá-lo com ar menos poluído 14 acima do conjunto de parede 10. Esta mistura cria um ar moderadamente poluído acima do conjunto de parede 10.

[0035] A parede interna 22 também inclui um defletor 32posicionado no topo da porção inferior 30. O defletor se estende em direção à região da estrada 16. De acordo com Qiu et al, quando a parte superior 42 do ar poluído 12 atinge a porção inferior 30, é criada uma região de alta pressão, que direciona a parte superior 42 do ar poluído 12 para cima sobre o defletor 32 para misturá-lo com ar menos poluído 14.

[0036] Geralmente, o conjunto de parede 10 de técnica anterioré projetada para reduzir a concentração de poluentes em uma elevação baixa perto de uma região sotavento 18, localizada na direção a jusante do vento do conjunto de parede 10. No entanto, a concentração de poluentes em elevação maiores é aumentada. Isto é problemático, porque os poluentes localizados em uma elevação maior tendem a ser levados mais na direção a jusante do vento além da região de sotavento 18, e eventualmente podem vir a se depositar sobre o solo (por exemplo, em uma área residencial). Assim, conquanto o conjunto de parede 10 possa ser útil para reduzir a concentração de poluentes na região sotavento 18, perto do conjunto de parede 10, a qualidade global de poluição se mantém inalterada. Ao invés, os poluentes são simplesmente dispersos ao longo de uma área maior.

[0037] Passando agora para as Figuras 2 e 3, é ilustradoum aparelho 100 para controlar a poluição aérea, de acordo com pelo menos alguns dos ensinamentos ministrados nesta.

[0038] Em geral, o aparelho 100 é adaptado para direcionaro ar poluído para baixo através da uma passagem de fluxo de ar entre paredes opostas. O movimento descendente pode ajudar a controlar o ar poluído. Por exemplo, o fluxo de ar descendente pode encorajar poluentes entranhados a cair e depositarem sobre a superfície do solo 102, perto da base do aparelho 100. Isto ajudar a reduzir adicionalmente à quantidade de poluentes aéreos na direção a jusante do vento do aparelho 100, e provê uma redução global da poluição no ar.

[0039] Em alguns casos, o ar poluído perto da base da parede podeser coletado ou captado usando um dispositivo de remoção de poluição 160, que pode aumentar a remoção de poluentes aéreos.

[0040] Em alguns casos, o aparelho 100 pode aumentara concentração de poluentes aéreos na base do lado sotavento do aparelho 100 (ou perto dele). Isto pode aumentar a eficiência global de dispositivo de remoção de poluição 160, e reduzir adicionalmente a quantidade de poluentes aéreos na direção a jusante do vento do aparelho 100.

[0041] Voltando para a Figura 2, na modalidade ilustrada,o aparelho 100 inclui uma parede de barlavento 110 (também chamada parede interna) e uma parede de sotavento 112 (também chamada parede externa). As paredes 110 e 1112 podem ser colocadas na ou sobre a superfície do solo 102. As paredes 110 e 1112 podem ser suportadas por pedestais ou outros tipos de suporte.

[0042] As paredes 110, 112 são geralmente localizadas perto daregião poluída 106. Por exemplo, as paredes 110, 112 podem ser localizadas a 50 metros de uma rodovia ou de outra região poluída 106. Em outros exemplos, as paredes 110, 112 poderiam ser localizadas mais próximas ou mais distantes da região poluída 106.

[0043] Em alguns exemplos, as paredes 110, 112 podem sercolocadas a jusante do vento ("downwind") da região poluída 106. Por exemplo, como mostrado nas Figuras 2 e 3, a direção a jusante do vento ("downwind") aqui é definida como geralmente a direção que se estende da esquerda para direita, como indicado pela seta DW, embora deva ser entendido que a direção do vento na prática pode mudar.

[0044] Mais geralmente, as paredes 110, 112 podem ser colocadasentre a região poluída 106 e a área onde um controle de poluição seja desejado (por exemplo, uma área residencial).

[0045] Em alguns exemplos, a região poluída 106 pode ser umaestrada, tal como uma rodovia. Por conseguinte, a região poluída 106 pode incluir poluentes provindos de uma rodovia, tal como emissões de veículos, poeiras e detritos das margens da estrada, etc.

[0046] Em algumas modalidades, o aparelho 100 também poderiaser usado para controlar outros tipos de poluição aérea, não necessariamente a partir de uma rodovia. Por exemplo, o aparelho 100 poderia ser localizado próximo de uma instalação industrial e ser usado para controlar a poluição aérea provocada por esta instalação. O aparelho 100 também poderia ser instalado próximo de uma área geradora de poeira e detritos, tal como uma área de construção, estrada de ferro, ou aeroporto.

[0047] Como mostrado nas Figuras 2 e 3, a parede barlavento 110é localizada entre a parede de barlavento 112 e a região poluída 106. Ademais, a parede de sotavento 112 e a parede de barlavento 110 são espaçadas, de modo a prover uma passagem de fluxo de ar 116 (ou canal) entre elas.

[0048] A passagem de fluxo de ar 116 geralmente tem uma largurade passagem W, selecionada para facilitar o fluxo de ar entre elas. Por exemplo, a largura W da passagem pode estar entre cerca de 10 e 100 cm em algumas modalidades. Em outros exemplos, a largura W da passagem pode ser maior ou menor.

[0049] Como mostrado na Figura 2, a parede sotavento 112é geralmente mais alta que a parede barlavento 110, neste exemplo se estendendo para cima para a uma primeira altura H1 acima da superfície do solo (também chamada superfície suporte) enquanto a parede sotavento 112 se estende para cima a uma segunda altura H2 maior que a primeira altura H1.

[0050] As alturas de parede H1 e H2 podem ser selecionadascom base nas características particulares da região poluída 106, assim como em outras características do ambiente circundante ou circunstâncias operacionais. Em alguns casos, as alturas de parede H1, H2, podem ser selecionadas com vista a controlar uma porcentagem particular de poluentes no ar, dependendo da concentração relativa de poluentes em diferentes alturas.

[0051] Em alguns exemplos, a primeira altura H1 pode estarentre cerca de 2 e 8 metros. Em alguns exemplos particulares, a primeira altura de parede H1 pode ser cerca de 5 metros.

[0052] Em alguns exemplos, a segunda altura de parede H2pode ser mais alta que a primeira altura de parede H1 entre cerca de 0,2 metro e cerca de 1 metro. Em alguns exemplos particulares, a segunda altura de parede H2 pode ser 0,5 metro mais alta que a primeira altura de parede H2 (por exemplo, a segunda altura de parede H2 pode ser cerca de 3,3 metros, quando a primeira altura de parede H1 for 5 metros). Em outros exemplos, a diferença entre a primeira altura de parede e a segunda altura de parede pode ser maior ou menor.

[0053] Conquanto outras alturas de parede exemplares H1, H2, tenham sido descritas, em outros exemplos, as alturas de parede H1, H2, podem ser maiores ou menores.

[0054] Como mostrado, a parede sotavento 12 inclui uma porçãosuperior 120 se estendendo para cima acima da primeira altura de parede H1. Com referência à Figura 3, a porção superior 120 é adaptada para direcionar para baixo pelo menos uma porção 123 do fluxo de ar através de passagem de fluxo de ar 116. A porção 123 do fluxo de ar pode ter uma concentração de poluente mais alta em comparação com outras porções do fluxo de ar (particularmente, as porções do fluxo de ar em elevações maiores).

[0055] A porção 123 do fluxo de ar direcionada para baixopara a passagem de fluxo de ar 116, e, então, flui em direção a uma ou mais aberturas 122. A abertura 122 é geralmente localizada abaixo da primeira altura de parede H1, e, mais particularmente, a abertura 122 pode ser localizada na parede sotavento 112 (ou perto dela).

[0056] Como descrito acima, a direção descendente do fluxo de ardentro da passagem de fluxo de ar 116 em direção à abertura 122 pode ajudar a controlar a poluição aérea. Por exemplo, o fluxo de ar descendente pode conduzir para baixo poluentes entranhados em direção à superfície do solo 102, onde os poluentes podem ser coletados e depositados. Ademais, direcionar para baixo o fluxo de ar pode concentrar poluentes na base do lado sotavento da parede sotavento (ou perto dela) que pode ser útil para coletar os poluentes usando o dispositivo de remoção de poluição 160.

[0057] Em alguns exemplos, a porção superior 120 da paredesotavento 112 pode ser formada por um defletor 140. O defletor 140 pode ser adaptado para ajudar a direcionar ou guiar para baixo o fluxo de ar através da passagem de fluxo de ar 116. Por exemplo, o defletor 140 pode se estender a montante para o fluxo de ar (por exemplo, em direção à parede barlavento 110) e pode ser, pelo menos parcialmente ou mesmo inteiramente, sobreposta à passagem de fluxo de ar 116. Este defletor a montante 140 pode ajudar a direcionar ou guiar para baixo o fluxo de ar para a passagem de fluxo de ar 116.

[0058] Em alguns exemplos, o defletor 140 pode ser angulado. Porexemplo, como mostrado na Figura 2, a parede sotavento 112 pode ter uma porção de corpo principal 142 (que, nesta modalidade, é geralmente vertical) e o defletor 140 pode formar um ângulo 144 com a porção de corpo principal 142. O ângulo 144 pode ser qualquer ângulo adequado para direcionar para baixo o fluxo de ar para a passagem de fluxo de ar 116. Por exemplo, o ângulo 144 pode ser um ângulo obtuso maior que 90°. Mais particularmente, o ângulo 144 pode ser um ângulo entre cerca de 90° e cerca de 180°. Em alguns exemplos particulares, o ângulo pode ser cerca de 135°. Em outros exemplos, o ângulo 144 pode ser maior ou menor.

[0059] O defletor angulado 140 geralmente tem um comprimento dedefletor L. Em alguns exemplos, o comprimento de defletor L pode estar entre cerca de 0,2 metro e cerca de 2 metros. Em outros exemplos, o comprimento L do defletor pode ser maior ou menor.

[0060] Conquanto as Figuras 2 e 3 mostrem um defletor anguladoem alguns exemplos, o defletor 140 pode ter outras formas e modalidades, tal como um defletor curvado (por exemplo, como na Figura 11).

[0061] Depois de descer através da passagem de fluxo de ar 116 aporção 116 do fluxo de ar sai da abertura 122 (por exemplo, fluxo de ar de exaustão 125). Em alguns exemplos, a abertura 122 pode ser adaptada para prover a exaustão do fluxo de ar em direção a uma primeira região 109 da região sotavento 108, localizada na ou perto da base da parede sotavento 112.

[0062] Prover a exaustão do fluxo de ar em direção à regiãosotavento 108 pode ajudar a reduzir a concentração de poluentes na direção a jusante do vento da parede sotavento 112. Por exemplo, em alguns casos, o fluxo de ar de exaustão 125 pode ter uma velocidade suficientemente alta para prover um efeito Venturi. Em particular, o fluxo de ar de e execução de alta velocidade 125 pode criar uma região turbulenta de baixa pressão, perto da superfície do solo. Isto pode gerar uma mistura vertical, que pode ajudar a diluir qualquer poluente aéreo remanescente, e, adicionalmente, reduzir a concentração de poluentes na direção a jusante do vento.

[0063] O fluxo de ar de exaustão 125 com velocidade e turbulênciaaumentadas ao longo da superfície do solo 102 também pode ajudar a reduzir a esteira atrás da parede sotavento 112. Isto pode reduzir a área de fluxo de retorno que, de outra forma, permitiria que poluentes aéreos se depositassem em concentração elevada junto da parede sotavento 112.

[0064] Em alguns exemplos, a abertura 122 pode ser localizadadentro da parede sotavento 122. Por exemplo, a parede sotavento 112 pode ter uma porção inferior 130, localizada abaixo da primeira altura de parede H1, e a abertura 122 pode ser localizada dentro da porção inferior 130.

[0065] Como mostrado na Figura 2, a abertura 122 pode serdefinida por um recorte ao longo da base da porção inferior 130 da parede sotavento 112. A abertura 122 pode se estender de uma borda superior 132 de uma porção inferior 130 para a superfície do solo 102. Em algumas modalidades, o tamanho da abertura 122 pode ficar entre cerca de 0,2 metro e cerca de 2 metros. Em outros exemplos, o tamanho da abertura 122 pode ser maior ou menor.

[0066] Prover a abertura 122 perto da superfície do solo 102pode ser benéfico. Por exemplo, quando o fluxo de ar sai da abertura 122 os poluentes estão próximos da superfície do solo 102 na região 109 e os poluentes podem cair e se depositar na superfície do solo 102 mais cedo que se a abertura se localizasse em uma elevação mais alta.

[0067] Conquanto o exemplo ilustrado mostre uma única abertura122, em alguns exemplos, as paredes 110, 112 podem ter mais que uma abertura 122. Por exemplo, as paredes 110, 112 podemse estender a uma certa distância ao longo da superfície do solo (por exemplo, ao longo de uma rodovia). Nestes exemplos, pode haver uma pluralidade de aberturas localizadas de modo intermitente ao longo da parede sotavento 112. Ademais, as aberturas 122 podem ser localizadas entre pilares 150 que suportam a parede sotavento 112.

[0068] Conquanto o exemplo ilustrado mostre a abertura 122localizada ao longo da parede sotavento 112, em outros exemplos, a abertura 122 poderia ser colocada em outros locais, tal como dentro da superfície do solo 102 (via uma tubulação subterrânea).

[0069] Como descrito acima, o aparelho 100 pode incluir umdispositivo de remoção de poluição 160 para remover poluentes do fluxo de ar. Em alguns exemplos, o dispositivo de remoção de poluição 160 pode incluir um filtro biológico. Por exemplo, como mostrado na Figura 3, o filtro biológico pode incluir uma ou mais plantas, como arbustos, cerca viva, pequenas árvores, ou outros materiais vegetais. As plantas podem ajudar a remover poluentes do fluxo de ar, filtrando partículas, ou de alguma forma capturando ou coletando poluentes. Plantas também tendem a requerer pouca manutenção e pouca ou mesmo nenhuma intervenção manual. Ademais, plantas tendem a permitir que o fluxo de ar passe para a região sotavento 108 sem, contudo, reduzir, de modo mais significativo, a velocidade do ar.

[0070] Em outros exemplos, o dispositivo de remoção de poluição160 poderia incluir um sistema ativo de pulverização de água, precipitador eletroestático (ESP), tratamento químico aplicado às paredes 110, 112 (tal como dióxido de titânio), outros tipos de filtros de ar, etc..

[0071] Em algumas modalidades, o dispositivo de remoção depoluição 160 pode ser localizado na direção a jusante do vento da abertura 122. Por exemplo, como mostrado na Figura 12 o dispositivo de remoção de poluição 160 pode ser localizado na superfície do solo 102 na direção a jusante do vento da abertura 122 (por exemplo, na região 109). Em alguns exemplos, o dispositivo de remoção de poluição 160 pode ser espaçado da abertura 122 (por exemplo, como mostrado na Figura 2). Em outros exemplos, o dispositivo de remoção de poluição 160 pode ser localizado geralmente adjacente à parede sotavento 112 na direção a jusante do vento da abertura 122 (como mostrado na Figura 3).

[0072] Em alguns exemplos, o dispositivo de remoção de poluição160 pode ter outras localizações, tal como dentro da passagem de fluxo de ar 116 (por exemplo, como mostrado na Figura 10) dentro da abertura 122, dentro da superfície do solo, etc..

[0073] As paredes 110, 112 podem ser feitas a partir de qualquermaterial adequado. Por exemplo, as paredes podem ser feitas de concreto, metal, tijolo, vidro, ou outros materiais, ou combinações destes. Em alguns exemplos, as paredes 110, 112 podem ser feitas ou incluírem um material atenuador de ruído, tal como um material absorvedor ou refletor de ruído.

[0074] Conquanto o exemplo ilustrado mostre o aparelho 100em um lado da região poluída 106 (por exemplo, ao longo de um lado da pista), em alguns exemplos, pode haver dois ou mais aparelhos 100 em dois ou mais lados da região poluída (por exemplo, em lados opostos da pista). Por exemplo, se a região poluída 106 for uma área de construção retangular, o aparelho 100 pode ser colocado em todos os quatro lados da área para ajudar a controlar a poluição por poeira.

[0075] Em alguns exemplos, uma de parede barlavento 110e parede sotavento 112 pode ser preexistente enquanto a outra parede pode ser adicionada como readequação da parede existente. Por exemplo, uma de parede barlavento 110 e parede sotavento 112 pode ser adaptada para ser montada a uma estrutura existente para direcionar para cima o ar entre as estruturas de parede.

[0076] Referindo-se agora às Figuras 4 a 9, simulações decomputador e testes físicos foram realizadas em um aparelho similar àquele mostrado nas Figuras 2 e 3.

[0077] Na simulação de computador, o aparelho exemplar testadoincluía uma parede barlavento com altura de cerca de 4,3 metros e parede sotavento com altura de cerca de 5,5 metros. As paredes foram espaçadas para prover uma largura de passagem de cerca de 35 cm. O defletor era um defletor angulado em cerca de 125° e comprimento de 0,8 metro. A abertura na base da parede sotavento tinha cerca de 1 metro. O aparelho exemplar não incluía um dispositivo de remoção de poluição. Simulações também foram realizadas sem o aparelho (isto é, sem nenhuma parede) e com uma parede reta padrão tendo uma altura de 5 metros.

[0078] As simulações de computador foram realizadas usandosoftware de dinâmica de fluído em um ambiente bidimensional tendo uma tela 100x 600. Nas simulações, o aparelho exemplar foi colocado 20 metros na direção a jusante do vento de uma região poluída. A região poluída incluía uma fonte de poluição localizada a 1 metro da superfície do solo e poluição foi liberada a uma taxa de 0,025 kg/s. Simulações e testes separados foram realizados com fluxo de ar 1,39 e 2,78 m/s no sentido ascendente. Dados foram rastreados até 60 metros na direção a jusante do vento do aparelho.

[0079] Os testes físicos foram conduzidos em túnel de vento usandoum modelo em escala de 1:13,5 baseado em parâmetros equivalentes àqueles usados em simulações em computador.

[0080] Referindo-se às Figuras 4 e 5, a concentração média simulada de poluentes é mostrada para (a) nenhuma parede; (b) parede reta padrão; e (c) aparelho exemplar para fluxo de ar ascendente de 1,39 m/s e 2,78 m/s. Baseado na representação gráfica, o aparelho exemplar reduz a concentração média de poluente a jusante do aparelho em comparação com (a) nenhuma parede; e (b) parede reta padrão.

[0081] Por exemplo, como na Figura 4(c) com fluxo de ar de1,39 m/s, a concentração de poluente fica geralmente abaixo de 2500 ppm em distâncias de cerca de 12 metros na direção a jusante do vento do aparelho. Em contraste, como na Figura 4(b) a concentração média não cai tanto além de cerca de 20 metros na direção a jusante do vento da parede reta padrão.

[0082] Similarmente, como mostrado na Figura 5 (c), com um fluxode ar de 2,78 m/s, a concentração de poluente média fica geralmente abaixo de 100 ppm em distâncias além de cerca de 15 metros na direção a jusante do vento do aparelho. Em contraste, como mostrado na Figura 5(b), a concentração média não cai tanto até além de cerca de 30 metros na direção a jusante do vento da parede reta padrão.

[0083] Referindo-se às Figuras 6 e 7, a velocidade média simuladade fluxo de ar é respectivamente para (a) nenhuma parede (b) parede reta padrão e (c) aparelho exemplar para fluxo de ar a montante 1,39 m/s e 2,78 m/s. Baseado na representação gráfica, o aparelho exemplar tem uma esteira menor na direção a jusante do vento do aparelho, em comparação com uma parede reta padrão.

[0084] Por exemplo, como mostrado na Figura 6(b) tem uma bolsãocom 10 metros de comprimento de fluxo de ar estagnado se movendo com velocidade menor que 1,0 m/s além da parede reta padrão. Em contraste, como na Figura 6(c), é provido apenas um pequeno bolsão de 1 metro de comprimento de fluxo de ar estagnado atrás do aparelho exemplar.

[0085] Similarmente, como mostrado na Figura 7, é providoum bolsão menor de ar lento além do aparelho exemplar em comparação com a parede reta padrão.

[0086] Como descrito acima, acredita-se que diminuir o tamanho daesteira atrás da parede sotavento pode reduzir a concentração de poluentes. Por exemplo, uma esteira menor pode prover menos regiões estagnadas para poluentes aéreos para coletar nelas. Ademais, prover um fluxo de ar e maior velocidade através da região sotavento pode ajudar a aumentar a mistura vertical, e daí diluir um ar fresco com poluentes remanescentes para reduzir ainda mais a concentração de poluentes ao nível do solo.

[0087] Referindo-se às Figuras 8 e 9, são mostrados gráficosque representam a concentração média de poluentes em várias alturas e distâncias na direção a jusante do vento a partir da parede reta padrão e aparelho exemplar, respectivamente para fluxos de ar a montante de 1,39 e 2,78 m/s. Estes gráficos mostram resultados de simulações em computador e testes físicos.

[0088] Em quase todos os casos, o aparelho exemplar provêuma concentração média de poluentes menor em comparação com a parede reta padrão. Ademais, o aparelho exemplar provê uma redução de concentração média de poluentes de até 50% em relação a uma parede reta padrão. Acredita-se que esta redução se deva a um ou ambos de (a) mistura turbulenta gerada pelo aparelho, ou (b) velocidade de fluxo de ar aumentada na região sotavento.

[0089] Referindo-se agora à Figura 10, é ilustrado outro aparelho200 para controlar poluição aérea de acordo com outra modalidade. O aparelho 200 é similar em alguns aspectos ao aparelho 100 descrito acima, onde elementos similares suprimento recebem números de referência similares, acrescidos de 100. Por exemplo, o aparelho inclui uma parede barlavento 210 e parede sotavento 212 formando uma passagem de fluxo de ar 216 entre elas. Ademais, a parede sotavento 212 inclui uma porção superior 220 formada com um defletor angulado 240 para direcionar para baixo o fluxo de ar através da passagem de fluxo de ar 216 em direção a uma abertura 222.

[0090] Nesta modalidade, a abertura 222 é deslocada da superfíciedo chão 202 de uma distância OD. Mais particularmente, a abertura 222 se estende para baixo de uma borda superior 232 da porção inferior 230 para a borda inferior 234 localizada acima da superfície do chão 202 uma distância OD. Em algumas modalidades, a distância OD pode estar entre cerca de 0,2 metro e cerca de 1 metro.

[0091] Com esta modalidade, acredita-se que uma parte depoluentes aéreos pode ser depositada ao longo da superfície do solo 202 em uma área de coleta 250 localizada entre as paredes 210, 212. Por exemplo, partículas solidas entranhadas no fluxo de ar descendente podem ser levadas para a área de coleta 250, enquanto o fluxo de ar escapa através da abertura 222.

[0092] Em algumas modalidades, o aparelho 200 pode incluirum dispositivo de remoção de poluição 160 similar ao dispositivo de remoção de poluição 160. Como mostrado nesta modalidade, o dispositivo de remoção de poluição 260 pode ficar dentro da passagem de fluxo de ar 216.

[0093] Referindo-se agora à Figura 11, é ilustrado outro aparelho300 para controlar a poluição aérea. O aparelho 300 é similar em alguns aspectos ao aparelho 100 descrito acima, onde a elementos similares recebem números de referência similares acrescidos de 200. Por exemplo, o aparelho 300 inclui uma parede barlavento 310 e parede sotavento 312 formando uma passagem fluxo de ar entre elas. Ademais, a parede sotavento 312 inclui uma porção superior 320 com um defletor 340 para direcionar para baixo o fluxo de ar 323 através da passagem de fluxo de ar em direção a uma abertura 322.

[0094] Nesta modalidade, o defletor é curvado. Por exemplo, comomostrado, o defletor 340 pode ter uma forma curvada, que, pelo menos parcialmente, sobrepõe a passagem de fluxo de ar. Prover um defletor curvado 340 pode ajudar a gradualmente guiar para baixo o fluxo de ar para a passagem de fluxo de ar, e evitar descontinuidades superficiais que aumentem a turbulência.

[0095] Nesta modalidade, a parede sotavento 312 é suportada pelaparede barlavento 310. Por exemplo, como mostrado, um ou mais suportes de montagem 370 podem ser usados para separar e fixar a parede sotavento 312 na parede barlavento 310. Os suportes de montagem 370 podem ser fixados às respectivas paredes 310, 312 usando algum tipo de fixação, tal como parafusos, adesivos, etc..

[0096] Um benefício de fixar a parede sotavento 312 na paredebarlavento reside no fato de a abertura 322 ser formada como canal contínuo sob a parede sotavento 312. Isto pode ajudar a prover uma exaustão desobstruída para o fluxo de ar 323.

[0097] Em algumas modalidades, os suportes de montagem 370também podem ser usados como parte de um kit de readequação para adicionar a parede sotavento 312 a uma parede reta preexistente (por exemplo, parede barlavento 310).

[0098] Referindo-se agora à Figura 12, é ilustrado outro aparelho400 para controlar a poluição aérea. O aparelho 300 é similar em alguns aspectos ao aparelho 300 descrito acima, e sendo que elementos similares recebem números de referência similares, no entanto, acrescidos de 100. Por exemplo, o aparelho 400 inclui uma parede barlavento 410 e parede sotavento 412, formando uma passagem de fluxo de ar entre elas. Ademais, a parede sotavento 412 inclui uma porção superior 420 para direcionar para baixo o fluxo de ar 423 através da passagem de fluxo de ar em direção a uma abertura 422.

[0099] Nesta modalidade, a porção superior 420 se estende geralmente reta para cima da porção inferior sem defletor. Esta modalidade pode ser mais fácil de fabricar. Ademais, acredita-se que uma porção do fluxo de ar que atinge a porção superior 420 seja direcionada para baixo para a passagem de fluxo de ar (por exemplo, como mostrado na Figura 12).

[00100] Referindo-se agora à Figura 13, é ilustrado um fluxograma ilustrando um método para controlar a poluição aérea. O método inclui as Etapas 510 e 520.

[00101] A Etapa 510 inclui posicionar pelo menos uma de parede barlavento e parede sotavento próxima de uma região poluída. As paredes são posicionadas de modo que a parede barlavento fique localizada entre a parede sotavento e a região poluída. Ademais, a parede sotavento é espaçada da parede barlavento para prover uma passagem de fluxo de ar entre elas.

[00102] Em alguns exemplos, a Etapa 510 pode incluir posicionar ambas paredes. Por exemplo, ambas as parede barlavento e parede sotavento podem ser posicionadas simultaneamente. Em outros exemplos, uma das paredes pode ser posicionada subsequentemente à outra parede.

[00103] Em alguns exemplos, a Etapa 510 pode incluir posicionar apenas uma das paredes. Por exemplo, uma das paredes pode ser posicionada como parte de uma readequação em relação à outra parede, que pode ser uma parede preexistente.

[00104] Em alguns exemplos, a Etapa 510 pode incluir modificar uma parede preexistente, e, então, adicionar a outra parede. Por exemplo, uma parede reta existente pode ser modificada para formar a parede sotavento, formando uma abertura na base da parede, e, então, uma parede barlavento mais curta pode ser colocada entre a parede sotavento e a região poluída.

[00105] A Etapa 520 inclui direcionar o fluxo de ar para baixo através da passagem de fluxo de ar em direção a pelo menos uma abertura para prover a exaustão do fluxo de ar da passagem de fluxo de ar.

[00106] Em alguns exemplos, o fluxo de ar pode ser direcionado para baixo através da passagem de fluxo de ar por uma porção superior de uma parede sotavento que se estende para cima acima da parede barlavento. Por exemplo, a porção superior pode ser formada com um defletor para direcionar o fluxo de ar para baixo para a passagem de fluxo, de ar (por exemplo, como mostrado nas Figuras 2, 3, 10 e 11). Alternativamente a porção superior pode ser substancialmente reta e não incluir um defletor (por exemplo, como mostrado na Figura 12).

[00107] O método 500 também pode incluir a etapa de prover introdução do fluxo de ar em direção à região sotavento na direção a jusante do vento da parede sotavento. Em tais casos, a abertura pode ser adaptada para prover exaustão do fluxo de ar para a região sotavento. Por exemplo, a abertura pode ser localizada ao longo de ou através de parede sotavento.

[00108] Conquanto a descrição acima provenha exemplos de um ou mais aparelhos, métodos, ou sistemas, deve ser apreciado que outros aparelhos, métodos, ou sistemas podem estar contidos no escopo das reivindicações, como interpretado por aqueles versados na técnica.

Claims

1. Aparelho (100) para controlar poluição aérea, que compreende:uma parede sotavento (112) localizada próxima de uma região poluída (106); euma parede barlavento (110) localizada entre a parede sotavento (112) e a região poluída, a parede barlavento (110) se estendendo para cima a uma primeira altura de parede (H1);a parede sotavento (112) e a parede barlavento (110) sendo espaçadas, de modo a definir uma passagem de ar (116) entre elas;caracterizado pelo fato de que a parede sotavento (112) inclui uma porção superior (120) se estendendo acima da primeira altura de parede (H1), a porção superior (120) direcionando o fluxo de ar (123) de uma abertura de topo em um lado de barlavento para baixo através da passagem de ar (116), e para fora de pelo menos uma abertura (122) localizada dentro ou abaixo da parede sotavento (112) e abaixo da primeira altura de parede (H1), para prover a exaustão do fluxo de ar (123) da passagem de ar (116);em que a porção superior (120) tem um defletor (140) que sobressai a passagem de fluxo de ar (116) e direciona o fluxo de ar para baixo para a passagem de fluxo de ar (116).

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma abertura (122) ser adaptada para prover a exaustão do fluxo de ar (123) em direção uma região sotavento (108) a jusante da parede sotavento (112).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a parede sotavento (112) ter uma porção inferior (130) localizada abaixo da primeira altura de parede (H1), e de a pelo menos uma abertura (122) ser localizada através da porção inferior (130).

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o defletor (140) ser angulado.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o defletor (140) ser curvado.

6. Aparelho, de acordo a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos um dispositivo de remoção de poluição (160) para remover poluentes do fluxo de ar (123).

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o dispositivo de remoção de poluição (160) ser localizado a jusante da pelo menos uma abertura (122).

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o dispositivo de remoção de poluição (160) ser localizado adjacente à parede sotavento (112).

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o dispositivo de remoção de poluição (160) incluir um material vegetal.

10. Aparelho (100) para controlar poluição aérea que compreende:uma parede sotavento (112) localizada próxima da região poluída (106);uma parede barlavento (110) localizada entre a parede sotavento (112) e a região poluída (106), a parede barlavento (110) se estendendo para cima a uma primeira altura de parede (H1); epelo menos um dispositivo de remoção de poluição (160) para remover os poluentes a partir do fluxo de ar (123), a parede sotavento (112) e a parede barlavento (110) sendo espaçadas de modo a definir uma passagem de ar (116) entre elas;caracterizado pelo fato de que:a parede sotavento (112) inclui uma porção superior (120) se estendendo acima da primeira altura de parede (H1), a porção superior (120) direcionando o fluxo de ar (123) para baixo através da passagem de ar (116) em direção a pelo menos uma abertura (122) localizada dentro ou abaixo da parede sotavento (112) e abaixo da primeira altura de parede (H1) para prover a exaustão do fluxo de ar (123) a partir da passagem de ar (116);em que a porção superior (12) tem um defletor (140) que sobressai a passagem de fluxo de ar (116) e direciona o fluxo de ar para baixo para a passagem de fluxo de ar (116).

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o fluxo de ar de uma abertura de topo em um lado de barlavento para baixo através da passagem de ar (116), e para fora de pelo menos uma abertura (122) localizada dentro ou abaixo da parede sotavento (112).

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o dispositivo de remoção de poluição (160) incluir qualquer um ou mais dentre um material vegetal, um filtro biológico, um sistema ativo de pulverização de água, um precipitador eletroestático e um tratamento químico.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o dispositivo de remoção de poluição (160) incluir um tratamento químico aplicado em pelo menos uma dentre a parede sotavento (112) e a parede barlavento (110).

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a parede sotavento (112) ter uma porção inferior (130) localizada abaixo da primeira altura de parede (H1), e a pelo menos uma abertura (122) ser localizada através da porção inferior (130).

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma abertura (122) é adaptada para prover exaustão do fluxo de ar (123) em direção à região sotavento (108) na direção a jusante do vento da parede sotavento (112).

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o defletor (140) ser angulado.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o defletor (140) ser curvado.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o dispositivo de remoção de poluição (160) ser localizado adjacente à parede sotavento (112).